51单片机驱动步进电机的方法详解.docx
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51单片机驱动步进电机的方法详解
51单片机驱动步进电机的方法
2019.02
这款步进电机的驱动电压12V,步进角为7.5度.一圈360度,需要48个脉冲完成!
!
!
I^H
该步进电机有
6根引线,排列次序如下:
1:
红色、2:
红色、
3:
橙色、4:
棕色、5:
黄色、
6:
黑色。
米用51驱动
ULN2003的方法进行驱动。
I
R1
IOK
C3lOuF
系统电源:
1
CHD
v?
c
31门
33
37
30
35
34
33
32
1
2
3
4
5
十
ICJ
ATfiSCSl
RST
PSEN
XI
XZ
EA
ALE
CADI)PdO
(AS)P20
(ADI,)PD1
CA9)P21
CAD2)PD.a
CA10)P22
(AD3)PD.3
(AU)P23
(AI>4)PO4
CA1Z)P34
CAD5)P0.5
fA13)P25
(ADS)PDti
tAHJPJri
CAD7>P07
(負⑸P27
P1(VT2
PltVRXDO
Pl.lfHEX
P3.ITTXDO
Pl②RXD1
P323nT0
P1JfTTOJ
pySuTiT
P1?
V1NT2
PSYEJ
P1S;TNT3
卩3占m
P14/1NT4
P36fWR
PlvTthts
P37而
9
X2
12M
X2
^_JOp_J30p
GND
IC2
2£
3
37
3
2E
4
1D
11
30近
22
23
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_5_6Zj
3
「
LB
IC
2B
2C
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3C
斗B
AC
5B
5C
6B
6C
7B
7C
GND
VCC
1
16
<
巧
J
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4
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.13
5
X
:
吃
D
步进电机
11
IO~
g
ovcc
巧
GNDULN2Q03
ULN2003的驱动直接用单片机系统的5V电压,可能力矩不是很大,大家可自行加大驱动电
压到12V。
・******************************************************************************
进电机的驱^动***************************************
;DESIGNBYBENLADN911FOSC=12MHz
・*************************
2005.05.19
;步进电机的驱动信号必须为脉冲信号!
!
!
转动的速度和脉冲的频率成正比!
!
!
;本步进电机步进角为7.5度.一圈360度,需要48个脉冲完成!
!
!
;正转次序:
AB组--BC组--CD组--DA组(即一个脉冲,正转7.5度)
正转
ORG0000H
MOVR3,#144
START2:
反转
反转一圈共144个脉冲
MOVP2,#00H
MOVR0,#05
START3:
MOVA,R0
MOVDPTR,#TABLE
MOVCA,@A+DPTR
JZSTART2
MOVP2,A
CALLDELAY
INCR0
DJNZR3,START3
MOVP2,#00H
LCALLDELAY1
步进电机的转速
LJMPMAIN
DELAY:
MOVR7,#40
M3:
MOVR6,#248
DJNZR6,$
DJNZR7,M3
RET
TABLE:
正转表
反转表
DB30H,60H,0C0H,90H
DB00正转结束
DB30H,90H,0C0H,60H
DB00反转结束
END
51单片机控制四相步进电机
拿到步进电机,根据以前看书对四相步进电机的了解,我对它进行了初步的测试,就是将5
伏电源的正端接上最边上两根褐色的线,然后用5伏电源的地线分别和另外四根线(红、兰、
白、橙)依次接触,发现每接触一下,步进电机便转动一个角度,来回五次,电机刚好转一圈,说明此步进电机的步进角度为360/(4X5)=18度。
地线与四线接触的顺序相反,电机的
转向也相反。
此步进电机,则只需分别依次给四线一定时间的脉冲电流,电机便可连续转动起来。
通过改变脉冲电流的时间间隔,就可以实现对转速的控制;通过改变给四线脉冲电流的顺序,则可实现对转向的控制。
所以,设计了如下电路图:
C51程序代码为:
代码一
#ineludestaticunsignedintcount;staticunsignedintendcount;voiddelay();
voidmain(void)
{
count=0;
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
//允许CPU中断
〃设定时器0和1为16位模式1
//定时器0中断允许
EA=1;
TMOD=0x11;
ET0=1;
TH0=0xFC;
//设定时每隔1ms中断一次
〃开始计数
TL0=0x18;
TR0=1;
startrun:
P1_3=0;
P1_0=1;
delay();
P1_0=0;
P1_1=1;
delay();
P1_1=0;
P1_2=1;
delay();
P1_2=0;
P1_3=1;
delay();
gotostartrun;
}
〃定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFC;
TL0=0x18;//设定时每隔1ms中断一次count++;
}
voiddelay()
{
endcount=2;
count=0;
do{}while(count}
将上面的程序编译,用ISP下载线下载至单片机运行,步进电机便转动起来了,初步告
捷!
不过,上面的程序还只是实现了步进电机的初步控制,速度和方向的控制还不够灵活,
另外,由于没有利用步进电机内线圈之间的“中间状态”,步进电机的步进角度为18度。
所
以,我将程序代码改进了一下,如下:
代码二
#ineludestaticunsignedintcount;
staticintstep_index;
voiddelay(unsignedintendcount);
voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel);voidmain(void)
{
count=0;
step_index=0;
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
//允许CPU中断
设定时器0和1为16位模式1
//定时器0中断允许
EA=1;
TMOD=0x11;//
ET0=1;
TH0=0xFE;
〃设定时每隔0.5ms中断一次
〃开始计数
TL0=0x0C;
TR0=1;
do{
gorun(1,60);
}while
(1);
}
〃定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次count++;
}
voiddelay(unsignedintendcount)
{
count=0;
do{}while(count}
voidgorun(bitturn,unsignedintspeedlevel){
switch(step_index)
{
case0:
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case1:
P1_0=1;
P1_1=1;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case2:
P1_0=0;
P1_1=1;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case3:
P1_0=0;
P1_1=1;
P1_2=1;
P1_3=0;break;
case4:
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=0;break;
case5:
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=1;break;
case6:
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=1;break;
case7:
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=1;
}
delay(speedlevel);if(turn==0)
{
step_index++;
if(step_index>7)step_index=0;
}
else
step_index--;
if(step_index<0)
step_index=7;
改进的代码能实现速度和方向的控制,而且,通过step_index静态全局变量能“记住”
步进电机的步进位置,下次调用gorun()函数时则可直接从上次步进位置继续转动,从而
实现精确步进;另外,由于利用了步进电机内线圈之间的“中间状态”,步进角度减小了一
半,只为9度,低速运转也相对稳定一些了。
但是,在代码二中,步进电机的运转控制是在主函数中,如果程序还需执行其它任务,则有可能使步进电机的运转收到影响,另外还有其它方面的不便,总之不是很完美的控制。
所以我又将代码再次改进:
代码三
#include
staticunsignedintcount;//计数
staticintstep_index;〃步进索引数,值为0—7
staticbitturn;〃步进电机转动方向
1速度最快
staticbitstop_flag;//步进电机停止标志
staticintspeedlevel;II步进电机转速参数,数值越大速度越慢,最小值为
staticintspcount;II步进电机转速参数计数
voiddelay(unsignedintendcount);II延时函数,延时为endcount*0.5毫秒
voidgorun();voidmain(void){
count=0;step_index=0;spcount=0;
stop_flag=0;
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;
EA=1;
TMOD=0x11;//
ET0=1;
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;
TR0=1;
turn=0;
speedlevel=2;delay(10000);
speedlevel=1;do{
speedlevel=2;delay(10000);
speedlevel=1;delay(10000);
stop_flag=1;delay(10000);
stop_flag=0;}while
(1);
}
//步进电机控制步进函数
//允许CPU中断
设定时器0和1为16位模式1
//定时器0中断允许
II设定时每隔0.5ms中断一次
〃开始计数
〃定时器0中断处理
voidtimeint(void)interrupt1
{
TH0=0xFE;
TL0=0x0C;//设定时每隔0.5ms中断一次
count++;
spcount--;
if(spcount<=0)
{
spcount=speedlevel;
gorun();
}
}
voiddelay(unsignedintendcount)
{
count=0;
do{}while(countvoidgorun()
{if(stop_flag==1)
{
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;return;
}
switch(step_index){
case0:
//0
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case1:
//0、1
P1_0=1;
P1_1=1;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case2:
//1
P1_0=0;
P1_1=1;
P1_2=0;
P1_3=0;break;
case3:
//1、2
P1_0=0;
P1_1=1;
P1_2=1;
P1_3=0;
break;
case4:
112
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=0;break;
case5:
112、3
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=1;
P1_3=1;break;
case6:
//3
P1_0=0;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=1;break;
case7:
//3、0
P1_0=1;
P1_1=0;
P1_2=0;
P1_3=1;
}
if(turn==0)
{
step_index++;
if(step_index>7)
step_index=0;
}
else
{
step_index--;
if(step_index<0)
step_index=7;
}
}
在代码三中,我将步进电机的运转控制放在时间中断函数之中,这样主函数就能很方便
的加入其它任务的执行,而对步进电机的运转不产生影响。
在此代码中,不但实现了步进电
机的转速和转向的控制,另外还加了一个停止的功能,呵呵,这肯定是需要的。
步进电机从静止到高速转动需要一个加速的过程,否则电机很容易被“卡住”,代码一、
二实现加速不是很方便,而在代码三中,加速则很容易了。
在此代码中,当转速参数speedlevel为2时,可以算出,此时步进电机的转速为1500RPM,而当转速参数speedlevel1时,转速为3000RPM。
当步进电机停止,如果直接将speedlevel设为1,此时步进电机将被“卡住”,而如果先把speedlevel设为2,让电机以1500RPM的转速转起来,几秒种后,再把speedlevel设为1,此时电机就能以3000RPM的转速高速转动,这就是“加速”的效果。
在此电路中,考虑到电流的缘故,我用的NPN三极管是S8050,它的电流最大可达
1500mA,而在实际运转中,我用万用表测了一下,当转速为1500RPM时,步进电机的电
流只有90mA左右,电机发热量较小,当转速为60RPM时,步进电机的电流为200mA左
右,电机发热量较大,所以NPN三极管也可以选用9013,对于电机发热量大的问题,可加一个10欧到20欧的限流电阻,不过这样步进电机的功率将会变小。